Nanopartiklar visar löften om att lösa en mängd problem, från att lokalisera medicinska diagnoser till att utveckla alternativa energiformer och skapa mer hållbara material. Men forskare har ännu inte avgjort exakt hur dessa små partiklar interagerar i sin miljö, oavsett om det är inuti människor eller i världen i stort, och om dessa interaktioner kan vara giftiga.

I en nyligen genomförd studie, forskare vid Pacific Northwest National Laboratory upptäckte cellulära interaktioner mellan nanopartiklar på molekylär nivå som kan leda till svar om hur dessa partiklar påverkar levande system. Deras resultat kommer att visas i journalen Nanotoxikologi .

När forskare börjar förstå mekanismerna och molekylerna som påverkar de cellulära interaktionerna mellan nanopartiklar som har specifika fysikaliska och kemiska egenskaper, de kan bättre förutsäga hur nanopartiklar kommer att påverka biologiska system.

Med en större förståelse för cellulära interaktioner och svar på nanopartiklar, myndigheter och vetenskapliga sammanslutningar kan sätta realistiska standarder för hur dessa partiklar kan användas, skydda människors hälsa och miljön samtidigt som innovationer inom energi snabbare, medicin, och materialvetenskap.

Forskarna fokuserade på att identifiera de bakomliggande mekanismerna som styr hur nanopartiklar med specifika egenskaper interagerar med celler. Genom att använda time-lapse högkänslig fluorescensmikroskopi vid EMSL, en avdelning för energivetenskaplig användaranläggning vid PNNL, laget studerade amorfa kiseldioxid nanopartiklar i makrofager, en del av det mänskliga immunförsvaret.

Det högkänsliga mikroskopet tillät dem att spåra enskilda nanopartiklar i realtid när partikeln kom in i en cell, hur det interagerade i den levande cellen, och dess öde. De fann att nanopartiklarna tenderade att röra sig tillsammans med ett visst makrofagprotein, Scavenger Receptor A, i cellen.

När receptorn uttrycktes i celler som normalt inte uttrycker detta protein, cellerna blev associerade med fler nanopartiklar. När uttrycket av receptorn hämmades i makrofagerna, cellerna blev associerade med ett mindre antal nanopartiklar. Dock, receptorns mediering var huvudsakligen associerad med individuella nanopartiklar. När nanopartiklar agglomererade och blev en större massa, som de brukar göra, endast en mindre del hittades associerad med receptorn.